RU2389924C2 - Amplifier of control action - Google Patents
Amplifier of control action Download PDFInfo
- Publication number
- RU2389924C2 RU2389924C2 RU2008121392/06A RU2008121392A RU2389924C2 RU 2389924 C2 RU2389924 C2 RU 2389924C2 RU 2008121392/06 A RU2008121392/06 A RU 2008121392/06A RU 2008121392 A RU2008121392 A RU 2008121392A RU 2389924 C2 RU2389924 C2 RU 2389924C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- friction
- amplifier
- control
- rotation
- links
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Friction Gearing (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к исполнительным устройствам систем управления, а конкретно - комплексов формирования управляющего воздействия, предназначенным для преобразования входного электрического, пневматического, гидравлического или механического сигнала малой мощности в механическое управляющее воздействие большой мощности, и может быть использовано в системах автоматического или ручного управления транспортными средствами или технологическими процессами.The invention relates to actuators of control systems, and in particular, control action generating complexes intended for converting an input electrical, pneumatic, hydraulic or mechanical signal of low power into a mechanical control action of high power, and can be used in automatic or manual control systems for vehicles or technological processes.
Известен электромеханический усилитель управляющего воздействия, описанный в книге под ред. В.В.Солодовникова «Элементы систем автоматического регулирования», М., Машгиз, 1959 г., часть 1, стр.681…697.Known electromechanical control amplifier, described in the book under the editorship of VV Solodovnikova "Elements of automatic control systems", M., Mashgiz, 1959,
Данное устройство содержит мотор-генератор, генератор которого имеет независимое возбуждение, электродвигатель с редуктором и электромагнитную муфту. Входным сигналом является командный ток, подаваемый на обмотку возбуждения генератора, управляющим воздействием - вращение вала электромагнитной муфты. Реверс выходного вала осуществляется электромагнитной муфтой.This device contains a motor generator, the generator of which has an independent excitation, an electric motor with a gearbox and an electromagnetic clutch. The input signal is the command current supplied to the excitation winding of the generator, the control action is the rotation of the shaft of the electromagnetic clutch. The output shaft is reversed by an electromagnetic clutch.
Недостатком этого усилителя управляющего воздействия является низкое быстродействие, зависимость скорости выходного звена от нагрузки, малый коэффициент усиления мощности и низкий КПД.The disadvantage of this amplifier control action is the low speed, the dependence of the speed of the output link from the load, low power gain and low efficiency.
Известен электропневматический усилитель управляющего воздействия по патенту RU №2070714, 6 F42B 15/00, 11.08.1994, содержащий силовой цилиндр с поворотным поршнем, укрепленным на выходном валу, в полости которого подается сжатый воздух из источника низкого давления через электроуправляемый распределитель типа «сопло-заслонка».Known electro-pneumatic control amplifier according to patent RU No. 2070714, 6 F42B 15/00, 08/11/1994, containing a power cylinder with a rotary piston mounted on the output shaft, into the cavity of which compressed air is supplied from a low pressure source through an electrically controlled distributor of the type “nozzle damper ".
Недостатком этого усилителя управляющего воздействия является малая мощность выходного сигнала и большой расход воздуха вследствие его значительных утечек в распределителе «сопло-заслонка».The disadvantage of this control amplifier is the low power of the output signal and the high air flow rate due to its significant leaks in the nozzle-damper distributor.
Указанных недостатков лишен известный электроуправляемый усилитель управляющего воздействия с плоским распределительным золотником по патенту RU №2216654, 7 F15B 13/12, 13/04, 14.02.2002, управляющим подачей текучей рабочей среды из источника высокого давления в полости силового цилиндра, связанного с выходным валом.The aforementioned disadvantages are deprived of the known electrically controlled control amplifier with a flat distribution valve according to RU patent No. 2216654, 7 F15B 13/12, 13/04, 02/14/2002, which controls the supply of fluid from a high pressure source in the cavity of the power cylinder connected to the output shaft .
Недостатком этого усилителя управляющего воздействия является сложность изготовления прецизионных конструктивных элементов и необходимость в источнике рабочей среды высокого давления.The disadvantage of this control amplifier is the complexity of manufacturing precision structural elements and the need for a source of high pressure medium.
Необходимость в источнике рабочей среды высокого давления отсутствует в принятом в качестве прототипа электрогидравлическом усилителе управляющего воздействия по патенту RU №2052673, 6 F15B 9/00, 26.07.82.The need for a source of high-pressure medium is absent in the adopted as a prototype electro-hydraulic control amplifier according to patent RU No. 2052673, 6
Усилитель управляющего воздействия содержит размещенные в корпусе регулируемый аксиально-поршневой гидронасос с электроприводом, регулирующий элемент которого связан с сервопоршнем, расположенном в цилиндре, имеющим командную полость, двухкаскадный электроуправляемый распределитель, гидродвигатель, имеющий поршень, размещенный в цилиндре и соединенный обратной связью с распределителем, выполненным в виде золотника с командным пояском и втулки с перегородкой на наружной поверхности, двумя рядами отверстий, одни из которых связаны с поршневыми полостями гидродвигателя, а другие - с отводящей магистралью, и центральными окнами, через одно разделенными перегородкой, образующей с корпусом две полости, одна из которых подключена к нагнетающей магистрали, а другая - к командной полости сервопоршня. Входным сигналом является электрический сигнал, поступающий на электроуправляемый распределитель, управляющим воздействием - перемещение поршня гидродвигателя.The control amplifier contains an adjustable axial piston hydraulic pump located in the housing with an electric drive, the control element of which is connected to a servo piston located in the cylinder having a command cavity, a two-stage electrically controlled distributor, a hydraulic motor having a piston located in the cylinder and connected by feedback to the distributor made in the form of a spool with a command belt and bushings with a partition on the outer surface, two rows of holes, one of which are connected the piston chamber of the hydraulic motor, and the other - with the outlet manifold and the central windows, separated by a single wall, forming a two-cavity body, one of which is connected to a pumping line, and the other - to command the servo piston cavity. The input signal is an electric signal supplied to an electrically controlled distributor, the control action is the movement of the hydraulic piston.
Недостатками устройства является сложность конструкции и настройки, и недостаточная надежность из-за наличия большого количества технологически сложных и чувствительных к условиям эксплуатации гидравлических элементов.The disadvantages of the device are the complexity of the design and configuration, and lack of reliability due to the presence of a large number of technologically complex and sensitive to operating conditions of hydraulic elements.
Сущностью изобретения является упрощение конструкции и повышение надежности усилителя управляющего воздействия путем применения в качестве такового фрикционного вариатора по авторскому свидетельству СССР №217163, F16H 15/30, 1968 или патенту RU №2112169, 6 F16H 15/04, 15/26, 25.07.1996, снабженного силовым приводом и устройством управления передаточным отношением и включенного в дифференциальную кинематическую схему, имеющую в своем составе выходной вал.The essence of the invention is to simplify the design and increase the reliability of the control amplifier by using as such a friction variator according to the USSR author's certificate No. 217163, F16H 15/30, 1968 or patent RU No. 2112169, 6 F16H 15/04, 15/26, 07.25.1996 equipped with a power drive and a gear ratio control device and included in the differential kinematic scheme having an output shaft.
Вариаторы по упомянутым документам содержат фрикционные звенья с пересекающимися осями вращения, установленные с возможностью изменения угла их пересечения, причем одно из звеньев имеет сферическую рабочую поверхность с центром в точке пересечения осей вращения, второе выполнено в виде обоймы с роликами, которые находятся во фрикционном контакте со сферической поверхностью и оси которых расположены в плоскости, проходящей через центр сферической поверхности и перпендикулярной оси вращения обоймы, а ролики прижимаются к сферической поверхности нажимным устройством, взаимодействующим с осями роликов (вариатор по авторскому свидетельству СССР №217163) или дополнительным звеном со сферической рабочей поверхностью, взаимодействующим с наружными поверхностями роликов (вариатор по патенту RU №2112169).The variators according to the mentioned documents contain friction links with intersecting axes of rotation, mounted with the possibility of changing the angle of their intersection, one of the links having a spherical working surface centered at the intersection of the axes of rotation, the second is made in the form of a cage with rollers that are in friction contact with spherical surface and whose axes are located in a plane passing through the center of the spherical surface and perpendicular to the axis of rotation of the cage, and the rollers are pressed against the spherical overhnosti pusher cooperating with rollers axles (variator Copyright certificate USSR №217163) or an additional link with the spherical working surface cooperating with the outer surfaces of the rollers (variator according to the patent RU №2112169).
Управление передаточным отношением (отношением угловых скоростей звеньев) этих вариаторов осуществляется путем поворота оси вращения одного из фрикционных звеньев вокруг оси, перпендикулярной осям вращения звеньев и проходящей через точку их пересечения.The gear ratio (the ratio of the angular velocities of the links) of these variators is controlled by rotating the axis of rotation of one of the friction links around an axis perpendicular to the axes of rotation of the links and passing through the point of intersection.
Входным сигналом в заявляемом усилителе управляющего воздействия может быть электрический, пневматический, гидравлический или механический сигнал, подаваемый на соответствующее устройство управления передаточным отношением вариатора.The input signal in the inventive control amplifier can be an electric, pneumatic, hydraulic or mechanical signal supplied to the corresponding control device of the transmission ratio of the variator.
Выходным управляющим воздействием является вращение выходного вала.The output control action is the rotation of the output shaft.
Энергия для получения выходного сигнала большой мощности поступает от силового привода. В качестве силового привода может быть использован электрический, гидравлический или пневматический (газовый) двигатель с выходным элементом в виде вращающегося вала. При наличии в объекте управления вала, имеющего постоянную угловую скорость и достаточную мощность, он также может быть использован в качестве силового привода.The energy for receiving the output signal of high power comes from the power drive. An electric, hydraulic or pneumatic (gas) engine with an output element in the form of a rotating shaft can be used as a power drive. If there is a shaft in the control object that has a constant angular velocity and sufficient power, it can also be used as a power drive.
Целесообразность применения в качестве усилителя управляющего воздействия вариаторов указанного типа определяется тем, что мощность их управляющего воздействия может превышать мощность входного сигнала более чем в 1000 раз, поскольку для управления их передаточным отношением путем поворота оси вращения фрикционного звена достаточно преодолеть сопротивление качения роликов одного фрикционного звена по сферической поверхности другого.The feasibility of using the variators of the indicated type as an amplifier of the control action is determined by the fact that the power of their control action can exceed the input signal power by more than 1000 times, since to control their gear ratio by turning the axis of rotation of the friction link it is enough to overcome the rolling resistance of the rollers of one friction link the spherical surface of another.
Целесообразность включения вариатора в дифференциальную кинематическую схему определяется возможностью при постоянной угловой скорости вала силового привода получать на выходном валу вращение с различными, управляемыми по величине и направлению угловыми скоростями (в том числе - с нулевой).The feasibility of including the variator in the differential kinematic scheme is determined by the possibility, at a constant angular speed of the power drive shaft, to obtain rotation at the output shaft with various angular speeds controlled in magnitude and direction (including zero).
В технически обоснованных случаях (например, при малом требуемом ресурсе усилителя управляющего воздействия) целесообразно применение более простого вариатора по авторскому свидетельству СССР №217163 (с обеспечением фрикционного контакта нажимным устройством), в других случаях целесообразно применение вариатора по патенту RU №2112169 (с обеспечением фрикционного контакта дополнительным звеном со сферической рабочей поверхностью).In technically justified cases (for example, with a small required resource of the control amplifier), it is advisable to use a simpler variator according to the USSR author's certificate No. 217163 (with friction contact by a pressure device), in other cases it is advisable to use a variator according to RU patent No. 2112169 (with friction contact by an additional link with a spherical working surface).
Для минимизации искажений выходного сигнала, вызванных кинематическими погрешностями некоторых звеньев дифференциальной кинематической схемы, в качестве последних могут быть использованы фрикционные передачи.To minimize distortion of the output signal caused by kinematic errors of some parts of the differential kinematic scheme, friction gears can be used as the latter.
Для уменьшения количества кинематических звеньев и уменьшения габаритов и веса усилителя управляющего воздействия дифференциальная кинематическая схема может быть выполнена с размещением вариатора во вращающемся корпусе, кинематически связанном с силовым приводом.To reduce the number of kinematic links and reduce the size and weight of the control amplifier, the differential kinematic scheme can be performed by placing the variator in a rotating housing kinematically connected with the power drive.
Для упрощения устройства управления и уменьшения инерционных нагрузок на элементы конструкции дифференциальная кинематическая схема может быть выполнена с размещением вариатора в неподвижном корпусе и включением в схему отдельного дифференциального механизма.To simplify the control device and reduce the inertial loads on the structural elements, the differential kinematic scheme can be performed by placing the variator in a fixed housing and including a separate differential mechanism in the circuit.
Для увеличения коэффициента передачи усилителя управляющего воздействия вариатор может быть выполнен многоступенчатым.To increase the gain of the control amplifier, the variator can be multistage.
Для оптимизации зависимости коэффициента передачи усилителя управляющего воздействия от величины входного сигнала в устройство управления могут быть введены нелинейные элементы.To optimize the dependence of the gain of the control amplifier on the magnitude of the input signal, nonlinear elements can be introduced into the control device.
Заявляемый усилитель управляющего воздействия при близких прототипу параметрах: быстродействии, коэффициенте передачи, коэффициенте усиления мощности и весогабаритных показателях, конструктивно и технологически проще прототипа (фактически он менее сложен, чем лишь один из элементов последнего - регулируемый аксиально-поршневой гидронасос), а благодаря отсутствию чувствительных к условиям эксплуатации гидравлических элементов он надежнее прототипа.The inventive control amplifier with parameters close to the prototype: speed, gear ratio, power gain and weight and size, structurally and technologically simpler than the prototype (in fact, it is less complicated than just one of the elements of the latter - adjustable axial piston hydraulic pump), and due to the lack of sensitive to the operating conditions of hydraulic elements it is more reliable than the prototype.
Примеры схем усилителя управляющего воздействия представлены на чертежах.Examples of control amplifier circuits are presented in the drawings.
На фиг.1 показан электроуправляемый усилитель управляющего воздействия с электродвигателем в качестве силового привода и одноступенчатым вариатором по авторскому свидетельству СССР №217163, размещенным во вращающемся корпусе.Figure 1 shows an electrically controlled control amplifier with an electric motor as a power drive and a single-stage variator according to the USSR copyright certificate No. 217163, placed in a rotating case.
На фиг.2 показан разрез по А-А усилителя управляющего воздействия, показанного на фиг.1.Figure 2 shows a section along aa of the amplifier control action shown in figure 1.
На фиг.3 показан электроуправляемый усилитель управляющего воздействия с электродвигателем в качестве силового привода и двухступенчатым вариатором по авторскому свидетельству СССР №217163, размещенным во вращающемся корпусе.Figure 3 shows an electrically controlled control amplifier with an electric motor as a power drive and a two-stage variator according to the USSR copyright certificate No. 217163, placed in a rotating case.
На фиг.4 показан разрез по А-А усилителя управляющего воздействия, показанного на фиг.3.Figure 4 shows a section along aa of the amplifier control action shown in figure 3.
На фиг.5 показан электроуправляемый усилитель управляющего воздействия с электродвигателем в качестве силового привода и одноступенчатым вариатором по патенту RU №2112169, размещенным во вращающемся корпусе.Figure 5 shows an electrically controlled control amplifier with an electric motor as a power drive and a single-stage variator according to patent RU No. 2112169, placed in a rotating housing.
На фиг.6 показан разрез по А-А усилителя управляющего воздействия, показанного на фиг.5.Figure 6 shows a section along aa of the control amplifier shown in figure 5.
На фиг.7 показан электроуправляемый усилитель управляющего воздействия с электродвигателем в качестве силового привода и одноступенчатым вариатором по патенту RU №2112169, размещенным в неподвижном корпусе вместе с отдельным дифференциальным механизмом.7 shows an electrically controlled control amplifier with an electric motor as a power drive and a single-stage variator according to patent RU No. 2112169, placed in a fixed housing with a separate differential mechanism.
На фиг.8 показан разрез по А-А усилителя управляющего воздействия, показанного на фиг.7.On Fig shows a section along aa of the amplifier control action shown in Fig.7.
На фиг.1 и 2 представлена схема электроуправляемого усилителя управляющего воздействия с электродвигателем в качестве силового привода и одноступенчатым вариатором по авторскому свидетельству СССР №217163, размещенным во вращающемся корпусе.Figures 1 and 2 show a diagram of an electrically controlled control amplifier with an electric motor as a power drive and a single-stage variator according to the USSR copyright certificate No. 217163, placed in a rotating case.
Усилитель управляющего воздействия содержит корпус 1 с установленным на нем силовым электродвигателем 2. На корпусе 1 закреплена шестерня 3, он также снабжен подшипниками 4, на которых смонтирован вращающийся корпус 5 с валом 6, соединенным с валом силового электродвигателя 2. Во вращающемся корпусе 5 на подшипниках 7 установлен промежуточный вал с шестернями 8 и 9, на подшипниках 10 - поворотная рама 11, а на подшипниках 12 - выходной вал 13. Кроме того, во вращающемся корпусе 5 закреплена ось 14, на которой на подшипниках 15 смонтировано фрикционное звено 16 со сферической рабочей поверхностью, снабженное шестерней 17, взаимодействующей с шестерней 9 промежуточного вала, и размещен управляющий поворотный электромагнит 18, вал которого через рычаг 19 связан с поворотной рамой 11. В поворотной раме 11 на подшипниках 20 установлено фрикционное звено 21, выполненное в виде обоймы с роликами 22, находящимися с рабочей поверхностью звена 16 во фрикционном контакте, создаваемом нажимным устройством, выполненным в виде упруго деформированных рычагов 23. Ось подшипников 10 (ось поворота поворотной рамы) выполнена перпендикулярной осям вращения корпуса 5 и фрикционных звеньев 16 и 21 и пересекающейся с ними в центре сферической рабочей поверхности звена 16. Между поворотной рамой 11 и стенкой вращающегося корпуса 5 установлена пружина 24. Вал фрикционного звена 21 шарниром равных угловых скоростей 25, допускающим линейное и угловое смещение соединяемых валов (см., например, справочное пособие «Механизмы» под ред. С.Н.Кожевникова, М.: Машиностроение, 1976 г., стр.383…385, рис.6.9), связан с выходным валом 13.The control amplifier includes a
Усилитель управляющего воздействия функционирует следующим образом.The control amplifier operates as follows.
Вращение вала электродвигателя 2 через вал 6 передается вращающемуся корпусу 5, что заставляет вращаться шестерню 8 и промежуточный вал, а вращение промежуточного вала через шестерни 9 и 17, фрикционные звенья 16 и 21 и шарнир равных угловых скоростей 25 передается выходному валу 13.The rotation of the shaft of the
При отсутствии входного сигнала на управляющем электромагните 18 момент на его валу отсутствует, и поворотная рама 11 и ось вращения фрикционного звена 21 занимает положение, при котором момент, создаваемый усилием пружины 24, равен сумме моментов, создаваемых инерцией элементов, установленных на поворотной раме 11.In the absence of an input signal on the
Упомянутое усилие пружины выбрано таким, чтобы при номинальной угловой скорости электродвигателя 2 и отсутствии входного сигнала на управляющем электромагните 18 ось вращения фрикционного звена 21 совпадала с осью вращения корпуса 5.The mentioned spring force is selected so that with the nominal angular speed of the
Угловая скорость (ω2)0 выходного вала 13, при отсутствии входного сигнала определяется соотношением:The angular velocity (ω 2 ) 0 of the
(ω2)0=ω1(1-Z3Z9 cosα/Z8Z17), где(ω 2 ) 0 = ω 1 (1-Z 3 Z 9 cosα / Z 8 Z 17 ), where
ω1 - угловая скорость вала 6;ω 1 - the angular velocity of the
Z3 - число зубьев шестерни 3;Z 3 - the number of
Z8 - число зубьев шестерни 8;Z 8 is the number of
Z9 - число зубьев шестерни 9;Z 9 is the number of
Z17 - число зубьев шестерни 17;Z 17 - the number of
α - угол между осями вращения взаимодействующих фрикционных звеньев при отсутствии входного сигнала.α is the angle between the rotation axes of the interacting friction links in the absence of an input signal.
Если числа зубьев шестерен выбраны с выполнением условияIf the number of gear teeth is selected with the condition
Z3Z9/Z8Z17=1/cosα,Z 3 Z 9 / Z 8 Z 17 = 1 / cosα,
то при отсутствии входного сигнала имеет местоthen in the absence of an input signal takes place
(ω2)0=0,(ω 2 ) 0 = 0,
а при его наличииand if available
ω2=ω1[1-cos(α+β)/cosα], гдеω 2 = ω 1 [1-cos (α + β) / cosα], where
ω2 - угловая скорость выходного вала 13;ω 2 - the angular velocity of the
β - угол между положением оси вращения фрикционного звена, установленного на поворотной раме, при наличии входного сигнала и ее положением при отсутствии входного сигнала.β is the angle between the position of the axis of rotation of the friction link mounted on the swing frame, in the presence of an input signal and its position in the absence of an input signal.
Коэффициент передачи усилителя управляющего воздействияThe gain of the control amplifier
К=dω2/dI=КЭ К1В, гдеK = dω 2 / dI = K E K 1B , where
dI - входной сигнал на электромагните 18;dI - input signal on
KЭ - коэффициент передачи электромагнита 18;K E - transfer coefficient of the
K1B - коэффициент передачи одноступенчатого вариатора,K 1B - gear ratio of a single-stage variator,
K1B=dω2/dβ=ω1sin(α+β)/cosα.K 1B = dω 2 / dβ = ω 1 sin (α + β) / cosα.
На фиг.3 и 4 представлена схема электроуправляемого усилителя управляющего воздействия с электродвигателем в качестве силового привода и двухступенчатым вариатором по авторскому свидетельству СССР №217163, размещенным во вращающемся корпусе.Figures 3 and 4 show a diagram of an electrically controlled control amplifier with an electric motor as a power drive and a two-stage variator according to the USSR copyright certificate No. 217163, placed in a rotating case.
Усилитель управляющего воздействия содержит корпус 1 с установленным на нем силовым электродвигателем 2. На корпусе 1 закреплена шестерня 3, он также снабжен подшипниками 4, на которых смонтирован вращающийся корпус 5 с валом 6, соединенным с валом электродвигателя 2. Во вращающемся корпусе 5 на подшипниках 26 установлены два идентичных фрикционных звена 27 со сферическими рабочими поверхностями, снабженные шестернями 28, взаимодействующими с неподвижной шестерней 3, на подшипниках 10 установлена поворотная рама 11, а на подшипниках 12 - фрикционное звено 21, аналогичное звену 21, показанному на фиг.1 и 2, вал 13 которого является выходным. Кроме того, в корпусе 5 размещен управляющий поворотный электромагнит 18, вал которого через рычаг 19 связан с поворотной рамой 11. На поворотной раме 11 закреплена ось 14 и две оси 29. На подшипниках 15 оси 14 смонтировано фрикционное звено 16 со сферической рабочей поверхностью, снабженное шестерней 17. Для уменьшения суммарного момента инерции элементов, кинематически связанных с валом управляющего электромагнита 18, фрикционное звено 16 выполнено полым. На подшипниках 30 осей 29 смонтированы два одинаковых фрикционных звена 31, аналогичных звену 21, ролики 32 которых находятся во фрикционном контакте со сферическими рабочими поверхностями соответствующих звеньев 27. Фрикционные звенья 31 снабжены шестернями 33, взаимодействующими с шестерней 17. Ось подшипников 10 (ось поворота поворотной рамы) выполнена перпендикулярной осям вращения корпуса 5 и всех фрикционных звеньев (16, 21, 27 и 31) и пересекающейся с ними в центрах сферических рабочих поверхностей звеньев 16 и 27. При этом оси вращения корпуса 5 и фрикционных звеньев 21 и 27, как и оси вращения фрикционных звеньев 16 и 31, выполнены параллельными между собой. Между поворотной рамой 11 и стенкой вращающегося корпуса 5 установлена пружина 24.The control amplifier includes a
Усилитель управляющего воздействия функционирует следующим образом.The control amplifier operates as follows.
Вращение вала электродвигателя 2 через вал 6 передается вращающемуся корпусу 5, что заставляет вращаться фрикционные звенья 27, шестерни 28 которых взаимодействуют с неподвижной шестерней 3. Вращение фрикционных звеньев 27 передается взаимодействующим с ними фрикционным звеньям 31 и через шестерни 33 и 17 передается фрикционному звену 16, а от него - взаимодействующему с ним фрикционному звену 21 и выходному валу 13.The rotation of the shaft of the
При отсутствии входного сигнала на управляющем электромагните 18 момент на его валу отсутствует, и поворотная рама 11 и оси вращения фрикционных звеньев 16 и 31 занимают положение, при котором момент, создаваемый усилием пружины 24, равен сумме моментов, создаваемых инерцией элементов, установленных на поворотной раме 11.In the absence of an input signal on the
Угловая скорость выходного вала 13 при отсутствии входного сигнала определяется соотношением:The angular velocity of the
(ω2)0=ω1(1-Z3Z33cos2α/Z28Z17), где(ω 2 ) 0 = ω 1 (1-Z 3 Z 33 cos 2 α / Z 28 Z 17 ), where
Z28 - число зубьев шестерни 28;Z 28 - the number of
Z33 - число зубьев шестерни 33.Z 33 is the number of
Если числа зубьев шестерен выбраны с соблюдением условия:If the number of gear teeth is selected subject to the conditions:
Z3Z33/Z28Z17=1/cos2α,Z 3 Z 33 / Z 28 Z 17 = 1 / cos 2 α,
то при отсутствии входного сигнала имеет местоthen in the absence of an input signal takes place
(ω2)0=0,(ω 2 ) 0 = 0,
а при его наличииand if available
ω2=ω1[1-cos2(α+β)/cos2α].ω 2 = ω 1 [1-cos 2 (α + β) / cos 2 α].
Коэффициент передачи двухступенчатого вариатора,Gear ratio of a two-stage variator,
K2B=dω2/dβ=2ω1[sin(α+β)/cos2α], илиK 2B = dω 2 / dβ = 2ω 1 [sin (α + β) / cos 2 α], or
K2B=2K1B/cosα,K 2B = 2K 1B / cosα,
из чего видно, что при одинаковых значениях (см. стр.9) КЭ, α, β и ω1 коэффициент передачи усилителя управляющего воздействия с двухступенчатым вариатором превосходит коэффициент передачи усилителя управляющего воздействия с одноступенчатым вариатором более чем вдвое.which shows that for the same values (see page 9) of KE , α, β, and ω 1, the transmission coefficient of the control amplifier with a two-stage variator exceeds the transmission coefficient of the control amplifier with a single-stage variator more than twice.
Для уменьшения различий в коэффициентах передачи К2В при углах β разных знаков кинематическая связь электромагнита 18 с поворотной рамой выполнена несимметричной.To reduce differences in the transmission coefficients K 2B at angles β of different signs, the kinematic connection of the
На фиг.5 и 6 представлена схема электроуправляемого усилителя управляющего воздействия с электродвигателем в качестве силового привода и одноступенчатым вариатором по патенту RU №2112169, размещенным во вращающемся корпусе.Figures 5 and 6 show a diagram of an electrically controlled control amplifier with an electric motor as a power drive and a single-stage variator according to patent RU No. 2112169, placed in a rotating case.
Усилитель управляющего воздействия содержит корпус 1 с установленным на нем силовым электродвигателем 2. На корпусе 1 закреплена шестерня 3, он также снабжен подшипниками 4, на которых смонтирован вращающийся корпус 5 с валом 6, соединенным с валом электродвигателя 2. Во вращающемся корпусе 5 на подшипниках 7 установлен промежуточный вал с шестернями 8 и 9, на подшипниках 10 - поворотная рама 11, на подшипниках 12 - выходной вал 13, а на подшипниках 15 смонтировано фрикционное звено 16 с внутренней сферической рабочей поверхностью, снабженное шестерней 17, взаимодействующей с шестерней 9 промежуточного вала. Кроме того, во вращающемся корпусе 5 размещен управляющий электродвигатель 18, вал которого шестерней 34 и зубчатым сектором 35 связан с поворотной рамой 11. На поворотной раме 11 установлено фрикционное звено 21, выполненное в виде обоймы с роликами 22, находящимися с рабочей поверхностью звена 16 во фрикционном контакте, создаваемом дополнительным сферическим звеном 36, взаимодействующим с роликами 22 и центрирующими опорами 37. Опорами фрикционного звена 21 является подшипник 20 и внутренняя сферическая рабочая поверхность фрикционного звена 16. Ось подшипников 10 (ось поворота поворотной рамы) выполнена перпендикулярной осям вращения корпуса 5 и фрикционных звеньев 16 и 21 и пересекающейся с ними в центре сферической рабочей поверхности звена 16. Между поворотной рамой 11 и стенкой вращающегося корпуса 5 установлена пружина 24.The control amplifier includes a
Вал фрикционного звена 21 шарниром равных угловых скоростей 25, допускающим линейное и угловое смещение соединяемых валов связан с выходным валом 13.The shaft of the
Усилитель управляющего воздействия функционирует идентично описанному выше (стр.7…8) устройству с вариатором по авторскому свидетельству СССР №217163.The control amplifier operates identically to the device described above (p. 7 ... 8) with a variator according to the USSR copyright certificate No. 217163.
На фиг.7 и 8 представлена схема электроуправляемого усилителя управляющего воздействия с электродвигателем в качестве силового привода и одноступенчатым вариатором по патенту RU №2112169, размещенным в неподвижном корпусе вместе с включенным в кинематическую схему отдельным дифференциальным механизмом.Figures 7 and 8 show a diagram of an electrically controlled control amplifier with an electric motor as a power drive and a single-stage variator according to patent RU No. 2112169, placed in a fixed housing together with a separate differential mechanism included in the kinematic circuit.
В корпусе 1 усилителя управляющего воздействия размещен силовой электродвигатель 2 с шестернями 36 и 37 на его валу и управляющий электродвигатель 18 с шестерней 34 на валу. На подшипниках 15 корпуса 1 смонтировано фрикционное звено 16 с внутренней сферической рабочей поверхностью, снабженное шестерней 17, взаимодействующей с шестерней 36, на подшипниках 10 - поворотная рама 11 с зубчатым сектором 35, взаимодействующим с шестерней 34, на подшипниках 38 - вал 39 дифференциального механизма, на подшипниках 40 - корпус 41 дифференциального механизма с шестерней 42 с внутренними зубьями и шестерней 43, взаимодействующей с шестерней 37. На поворотной раме 11 установлено фрикционное звено 21, выполненное в виде обоймы с роликами 22, находящимися с рабочей поверхностью звена 16 во фрикционном контакте, создаваемом дополнительным сферическим звеном 36, взаимодействующим с роликами 22 и центрирующими опорами 37. Опорами фрикционного звена 21 является подшипник 20 и внутренняя сферическая рабочая поверхность фрикционного звена 16. В корпусе дифференциального механизма 41 на подшипниках 12 установлен выходной вал 13, во внутренней полости которого на подшипниках 44, ось которых параллельна оси вала 13 и смещена относительно ее, смонтирован сателлит 45, кинематически связанный с валом 39 шатунной передачей 46 и взаимодействующий с шестерней 43. Фрикционное звено 21 валом 47 и двумя шарнирами равных угловых скоростей 48, выполненными в виде сдвоенных карданных шарниров, кинематически связано с валом 39 дифференциального механизма. Ось подшипников 10 (ось поворота поворотной рамы) выполнена перпендикулярной осям вращения фрикционных звеньев 16 и 21 и пересекающейся с ними в центре сферической рабочей поверхности звена 16. Выходной вал 13, корпус дифференциального механизма 41 и вал 39 установлены соосно и их ось вращения проходит через центр сферической рабочей поверхности фрикционного звена 16. Между поворотной рамой 11 и стенкой корпуса 1 установлена пружина 24.In the
Усилитель управляющего воздействия функционирует следующим образом.The control amplifier operates as follows.
Вращение вала электродвигателя 2 через шестерни 36 и 17 передается фрикционному звену 16 и взаимодействующему с ним фрикционному звену 21, а от него, через вал 47 с шарнирами равных угловых скоростей 48, вращение передается валу 39 дифференциального механизма и, через шатунную передачу 46, - сателлиту 45. Одновременно вращение вала электродвигателя 2 через шестерни 37 и 43 передается корпусу дифференциального механизма 41 с шестерней 42 и суммируется с вращением сателлита 45, результатом чего является вращение выходного вала 13.The rotation of the shaft of the
При отсутствии входного сигнала на управляющем электромагните 18 момент на его валу отсутствует, и поворотная рама 11 и ось вращения фрикционного звена 21 занимает положение, при котором момент, создаваемый усилием пружины 24, равен моменту, создаваемому инерцией неравномерно вращающихся роликов 22. Упомянутое усилие пружины выбрано таким, чтобы при номинальной угловой скорости электродвигателя 2 и отсутствии входного сигнала на управляющем электромагните 18 ось вращения фрикционного звена 21 совпадала с общей осью вращения выходного вала 13, корпуса дифференциального механизма 41 и вала 39.In the absence of an input signal on the
Угловая скорость выходного вала 13 при отсутствии входного сигнала определяется соотношением:The angular velocity of the
(ω2)0=ω1(Z36Z45cosα/Z17Z42-Z37/Z43)/(1-Z45/Z42), где(ω 2 ) 0 = ω 1 (Z 36 Z 45 cosα / Z 17 Z 42 -Z 37 / Z 43 ) / (1-Z 45 / Z 42 ), where
Z36 - число зубьев шестерни 36,Z 36 - the number of
Z37 - число зубьев шестерни 37,Z 37 - the number of
Z43 - число зубьев шестерни 43,Z 43 - the number of
Z45 - число зубьев сателлита 45,Z 45 - the number of teeth of the
Z42 - число зубьев шестерни 42.Z 42 is the number of
Если числа зубьев шестерен выбраны с соблюдением условияIf the number of gear teeth is selected subject to the condition
Z36Z45cosα/Z17Z42=Z37/Z43,Z 36 Z 45 cosα / Z 17 Z 42 = Z 37 / Z 43 ,
то при отсутствии входного сигнала имеет местоthen in the absence of an input signal takes place
(ω2)0=0,(ω 2 ) 0 = 0,
а при его наличииand if available
ω2=-[Z37/Z43(1-Z45/Z42)]·ω1[1-cos(α+β)/cosα]ω 2 = - [Z 37 / Z 43 (1-Z 45 / Z 42 )] · 1 1 [1-cos (α + β) / cosα]
и коэффициент передачи одноступенчатого вариатора с отдельным дифференциальным механизмом,and transmission coefficient of a single-stage variator with a separate differential mechanism,
К1В=dω2/dβ=-[Z37/Z43(1-Z45/Z42)]·ω1sin(α+β)/cosα.K 1B = dω 2 / dβ = - [Z 37 / Z 43 (1-Z 45 / Z 42 )] · ω 1 sin (α + β) / cosα.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008121392/06A RU2389924C2 (en) | 2008-05-29 | 2008-05-29 | Amplifier of control action |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008121392/06A RU2389924C2 (en) | 2008-05-29 | 2008-05-29 | Amplifier of control action |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2008121392A RU2008121392A (en) | 2009-12-10 |
RU2389924C2 true RU2389924C2 (en) | 2010-05-20 |
Family
ID=41488946
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008121392/06A RU2389924C2 (en) | 2008-05-29 | 2008-05-29 | Amplifier of control action |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2389924C2 (en) |
-
2008
- 2008-05-29 RU RU2008121392/06A patent/RU2389924C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2008121392A (en) | 2009-12-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN100443324C (en) | Opposing pump/motors | |
US8827856B1 (en) | Infinitely variable transmission with an IVT stator controlling assembly | |
US3810398A (en) | Toric transmission with hydraulic controls and roller damping means | |
CN105899817B (en) | The actuator of rotary-piston type with center actuating assembly | |
RU2471646C2 (en) | Counterrotating engines with line output | |
KR20140125853A (en) | Rotary actuator | |
CN105934599A (en) | Magnetorheological fluid clutch apparatus and control systems | |
CN105121904A (en) | Continuously variable transmission with input/output planetary ratio assembly | |
KR20070102615A (en) | Drive mechanism for infinitely variable transmission | |
US3817150A (en) | Hydraulic actuator with mechanical feedback | |
KR100398846B1 (en) | Continuously Variable Hydrostatic Transmission | |
WO2014150016A1 (en) | Infinitely variable transmission with ivt traction ring controlling assemblies | |
RU2389924C2 (en) | Amplifier of control action | |
JP6951590B2 (en) | Hydraulic system | |
GB1597586A (en) | Variable speed transmission | |
US5234321A (en) | Variable displacement hydrostatic pump and neutral return mechanism therefor | |
FR2764008A1 (en) | Electro-hydrostatic servo-actuator on movable suspended platform, for aircraft/heavy vehicle simulators and dynamic test bed use | |
RU2261195C1 (en) | Self-contained hydraulic drive- electrohydraulic servo unit module | |
GR20190100443A (en) | Self-adjustable gyroscopic torque converter with a real-time variable-capacity pump | |
JPS60164003A (en) | Hydraulic servo-valve | |
CA1056263A (en) | Variable delivery hydraulic equipment | |
RU2678385C1 (en) | Electromechanical steering drive of rotary action | |
RU2776628C1 (en) | Airfoil control mechanism | |
RU2268400C1 (en) | Electrohydraulic servo drive | |
JPH0121380B2 (en) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120530 |